Руководство по ремонту часов

Глава XII ОБРАБОТКА ЧАСОВЫХ ДЕТАЛЕЙ НА ТОКАРНЫХ СТАНКАХ

Обучение обработке на токарном станке рекомендуется начать на токарном станке с лучковым приводом (фиг. 226).

Фиг. 226. Станок для токарной обработки деталей часов.

Это необходимо по двум причинам: во-первых, обработка на токарном станке с лучковым приводом происходит медленнее, что очень важно для начинающего и, во-вторых, сам процесс обработки проще, в том смысле, что легче добиться точности. Обработка детали на токарном станке с лучковым приводом производится в центрах, а на токарном станке более сложной конструкции деталь закрепляется в патроне. Необходимо вначале хорошо освоить обточку деталей при относительно малых скоростях резания.

Обычно оси баланса поступают в мастерскую в виде заготовок (фиг. 227). Эти заготовки закалены и отпущены с температуры нагрева до синего цвета.

Фиг. 227. Заготовка для оси баланса.

Выбирают заготовку, которая немного длиннее готовой оси. Сначала не следует брать очень маленькую заготовку, при обучении следует поручить вытачивание оси для карманных часов. Лучше всего начинать с обработки заднего конуса (фиг. 228).

Фиг. 228. Обточка конуса.

Ось закрепляют в станке, как показано на фиг. 229.

Фиг. 229. Крепление оси баланса в центрах станка. На оси установлена оправка.

Оправки бывают различных размеров. Выбирают подходящую оправку и закрепляют ее на оси; конский волос прокладывают один раз вокруг шкива. Конский волос лучше хлопчатобумажной нити, так как он не истирается. Конский волос можно заменить хлопчатобумажной нитью, натерев ее пчелиным воском. Лук, на который натянут конский волос, изготавливается из китового уса и сначала бывает очень жесткий. Лук должен быть настолько прочный, чтобы волос был туго натянут и в то же время мог скользить по шкиву оправки. Ось баланса устанавливают между подвижными центрами без зазора, но в то же время она должна быть достаточно свободной. После этого закрепляют подвижные центры и наносят небольшое количество масла на каждую точку вращения.

Большое значение имеет положение подручника. Он должен иметь такую высоту, чтобы режущая кромка резца была немного выше линии центров детали (фиг. 230).

Фиг. 230. Правильное положение штихеля при обточке.

Если резание производится ниже линии центров, есть опасность поломать деталь или нарушить центровку (фиг. 231).

Фиг. 231. Положение штихеля:

_{а — излишне низкое; б — излишне высокое.}

Следует обратить внимание на то, чтобы подручник находился возможно ближе к обрабатываемой детали, так как при излишней длине штихеля возникает вибрация (фиг. 232).

Фиг. 232. Неправильное расположение подручника — слишком далеко от обрабатываемой детали.

В то же время, если подручник оказывается слишком близко к детали, штихель нельзя держать устойчиво (фиг. 233).

Фиг. 233. Слишком близкое расположение подручника к обрабатываемой детали.

Только накопленный опыт поможет определить правильное расстояние между подручником и обрабатываемой деталью.

Прежде чем приступить к обработке, необходимо проверить штихели. Важно, чтобы они были острыми и лезвие не было тонким. При доводке штихель держат так, как показано на фиг. 234, и производят заточку на оселке овальными движениями, создавая значительное давление.

Фиг. 234. Правка штихеля.

Для того чтобы научиться хорошо затачивать штихель, нужна некоторая практика. При обычных видах токарных работ для доводки применяют точильный камень и масло или довольно мелкий карборунд (без масла). При прецизионной токарной обработке, т. е. обработке гладкой поверхности, штихель доводят с помощью тонкозернистого оселка (например, арканзасского камня), добавляя масло. После доводки передней грани штихеля следует каждой стороной штихеля провести один раз по камню (грани 1 и 2, фиг. 235), причем его держат плоско (фиг. 236).

Фиг. 235. Обработка режущих кромок 1 и 2.

Фиг. 236. Положение штихеля при обработке режущих кромок.

Наконец, режущую вершину штихеля вдавливают в мягкое дерево. Для проверки остроты штихеля слегка касаются вершиной штихеля ногтя большого пальца (фиг. 237), если он легко входит в ноготь, следовательно, заточен хорошо. Важно спять острые кромки, иначе штихель будет производить не резание, а шлифовку. Шлифованную же поверхность бывает трудно удалить.

Фиг. 237. Проверка остроты штихеля.

Когда при обточке применяется лук, резанье производится только при движении лука вниз. Когда движение вниз закончится, штихель отводят от детали, лук перемещают вверх, и деталь свободно вращается в обратном направлении. Чтобы начать обработку, лук перемещают вверх и штихель подводят к детали. Штихель должен очень устойчиво опираться на подручник (фиг. 238).

Фиг. 238. Обточка детали штихелем, установленным под углом.

Вернемся к примеру обработки оси баланса. Если заготовка овальная, штихель будет резать металл только в двух местах. По мере образования цилиндрической формы поверхность обработки увеличивается, и когда деталь примет правильную цилиндрическую форму, процесс резания становится непрерывным. Обточку заднего конуса оси продолжают до тех пор, пока он не примет правильную форму (фиг. 239).

Фиг. 239. Плоская поверхность основания заднего конуса оси.

Не снимая заготовку со станка, производят чистовую обработку конуса и полируют его. Для полировки применяют полировальный инструмент (фиг. 203), на который предварительно наносят смесь крокуса и масла и затем быстро перемещают лук вверх и вниз с одновременным перемещением полировального инструмента вперед и назад так, чтобы деталь вращалась в направлении, противоположном направлению движения полировального инструмента. Так как при перемещении лука вниз полировальный инструмент идет вперед (см. фиг. 240), нет необходимости отводить полировальный инструмент от детали.

Фиг. 240. Полирование конуса.

Полировку продолжают до тех пор, пока все следы обточки не будут удалены. Когда поверхность конуса станет идеально ровной, ее зачищают сердцевиной бузины для удаления остатков крокуса. Для того чтобы зачистка прошла успешно, деталь приводят во вращение и к ней прижимают сердцевину бузины, время от времени отрывая от нее небольшой кусок, чтобы создать чистую поверхность бузины. Полировальный инструмент протирают куском чистой ткани, напильником проходят по рабочей части полировального инструмента поперек штрихов и немного затачивают его острую кромку (фиг. 241).

Фиг. 241. Опиловка полировального инструмента.

Затем полировальный инструмент покрывают диамантином, для чего необходимо его немного смочить. Конус продолжают полировать теми же движениями, как при полировке крокусом. Вначале инструмент следует сильно прижимать к детали, постепенно ослабляя давление. Полировку продолжают до получения требуемой чистоты обработки поверхности. После полировки конус поворачивают в центрах. Оправку снимают и ставят ее на той части, где должен быть установлен ролик. Затем обтачивают уступ, на который должен быть посажен баланс. При обточке проверяют правильность формы и размеров уступа, если необходимо, делают небольшой подрез. Посадка баланса на уступ должна быть плотной (фиг. 242).

Фиг. 242. Место посадки баланса; показан небольшой подрез.

Если этот выступ не будет иметь форму правильного цилиндра, посадка баланса будет нарушена и при расклепке обод может сместиться от оси вращения. При подрезке уступа необходимо срезать часть полированного конуса (фиг. 243).

Фиг. 243. Подрез в конусе.

Тело оси сначала обтачивается в виде правильного цилиндра, затем придается незначительная конусность. Посадка баланса на ось должна быть достаточно плотной (посадка с натягом), необязательно насаживать баланс с большим усилием, и в то же время посадка не должна быть слишком свободной. Излишне свободная посадка может привести к нарушению центра вращения баланса при заклепывании, а излишне тугая посадка может привести к деформации перекладины баланса. Баланс, установленный на ось, должен надежно удерживаться на оси без расклепывания; это правило может определять правильность выбранной посадки.

Обточив уступ для посадки баланса, переходят к обработке участка оси для посадки колодки спирали. Диаметр этого участка должен быть несколько меньше диаметра места посадки баланса или равен ему. Когда баланс будет посажен на место, сделайте отметку над перекладиной баланса на оси, чтобы определить, где должен быть внутренний подрез для расклепки. Эта отметка должна отстоять от конического участка на расстояние, немного превышающее толщину перекладины баланса. Ось обтачивают до тех пор, пока колодка спирали не установится у места расклепки на расстоянии, равном двойной высоте колодки. При обтачивании длинной оси используют всю режущую кромку штихеля. Подрез для расклепки делается тем же штихелем, но тщательно заостренным (фиг. 244). Затачивая штихель, держат его на оселке плоско; в противном случае режущая вершина получится притупленной.

Фиг. 244. Подрез для расклепки баланса.

На фиг. 245 показан штихель, затачиваемый неправильно, при значительном наклоне к поверхности оселка.

245. Фаска на режущей кромке.

После образования на оси указанных посадочных мест ось полируют смесью крокуса с маслом тем же полировальным инструментом, что применялся для обработки конуса. Полировку продолжают до тех пор, пока колодка спирали при свободной посадке не будет доходить до места расклепки обода на расстояние, равное толщине колодки. На фиг. 246 показано положение колодки спирали на оси после обточки и полировки крокусом и диамантином.

Фиг. 246. Обработанные оси:

_{а — ось, обточенная для посадки колодки; б — ось, отполированная крокусом; в — ось, отполированная диамантином.}

Полировальный инструмент обрабатывают напильником, наносят на него диамантин и полируют ось так, чтобы колодку можно было насадить почти до места расклепки обода. При полировке крокусом и диамантином оси полируется и верхняя часть места расклепки. На оси следует затем нанести метку, определяющую высоту колодки спирали. Обточку цапфы надо начинать с этой метки.

В некоторых часовых механизмах между верхним торцом колодки и цапфой имеется еще короткий цилиндрический участок оси, но обычно цапфа начинается сразу над колодкой спирали. Остальная обработка оси баланса производится на основе измерений. Если имеется старая ось с правильными размерами, то ее можно использовать в качестве шаблона (фиг. 247).

Фиг. 247. Определение положения нижней цапфы.

Если по какой-либо причине нежелательно взять за образец старую ось, то при определении размеров оси баланса необходимо провести измерения в самом механизме. Наиболее удобным измерительным прибором является штангенциркуль (фиг. 80).

Сначала снимают верхний и нижний накладные камни оси баланса, закрепляют винтами мост баланса, проследив, чтобы он был параллелен платине. Мост необходимо исправить, если он был изогнут вверх или вниз. Затем производят измерения с внешней стороны верхнего и нижнего камневых отверстий, сделав небольшой припуск на выступающую часть цапф оси. Следующее измерение производится для определения места посадки баланса. Закрепляют винтами мост анкерной вилки и производят измерение с внешней стороны балансового отверстия до верхней стороны моста анкерной вилки, увеличив это расстояние на величину, необходимую для зазора между балансом и мостом анкерной вилки. Этим измерением определяют высоту посадки баланса. После этого измеряют расстояние от нижнего камня баланса до верхней части паза анкерной вилки, увеличив расстояние на зазор между эллипсом и вилкой и на толщину эллипса. Таким образом можно определить место установки эллипса. Эти измерения являются основными, остальные размеры получают подгонкой по месту.

Продолжим обработку оси. Оправку устанавливают на оси и закрепляют ось на токарном станке так, чтобы можно было обтачивать место посадки ролика (фиг. 248).

Фиг. 248. Обточка оси продольными перемещениями штихеля.

Иногда необходимо несколько укоротить конус, изготовленный вначале обработки оси, чтобы обеспечить достаточно высокую посадку ролика. Сначала обрабатываемый участок оси грубо обтачивается вершиной штихеля, а затем обтачивается более тщательно до получения пологого конуса; обработка ведется до тех пор, пока двойной ролик не будет устанавливаться на этом участке оси на расстоянии от ее конуса, равном высоте ролика.

Угол между торцом конуса и участком оси для посадки ролика должен быть абсолютно прямым. Для этого штихель держат так, как показано на фиг. 249.

Фиг. 249. Срезание конуса для посадки ролика.

Цилиндрическую часть полируют крокусом, смешанным с маслом, обработку продолжают до тех пор, пока ролик не сядет на ось так, что будет находиться от конуса на расстоянии, равном половине своей высоты. При этой обработке проверяют правильность положения полировального инструмента. Для этого левый глаз закрывают, а правым глазом проверяют направление края полировального инструмента, находящегося в контакте с торцом конуса; он должен быть направлен строго по плоскости торца конуса. При малейшем отклонении эта посадочная поверхность получится закругленной (фиг. 250).

Фиг. 250. Положение полировального инструмента при полировании прямоугольного уступа.

Полировку оси производят сложным перемещением полировального инструмента, сочетающим его быстрые движения вправо и влево, вперед и назад. Это необходимо для получения абсолютно ровной посадочной поверхности на обрабатываемом участке оси. Окончательную обработку также производят диамантином; ось полируют до тех пор, пока ролик не будет насаживаться на ось почти до торца конуса. Изменив на обратное положение оси в центрах, приступают к обработке верхней цапфы. Приложив к заготовке старую ось, отмечают положение конца верхней цапфы, прорезав штихелем небольшую канавку (фиг. 251).

Фиг. 251. Определение положения верхней цапфы.

Вершиной штихеля обтачивают конец оси до требуемой длины так, чтобы осталась коническая цапфа (фиг. 252).

Фиг. 252. Срезание оси баланса до нужной длины.

Чистовую отделку конической цапфы производят мелкозернистым оселком (например, арканзасским камнем), как показано стрелкой на фигуре.

Обычно верхнюю цапфу обтачивают сразу же после обработки места посадки колодки. Вначале обрабатывают конический участок верхней цапфы, как показано на фиг. 253.

Фиг. 253. Конфигурация цапфы.

Если длина этого участка достаточная, то после обточки он полируется сначала крокусом с маслом и, наконец, диамантином. Все время необходимо проверять правильность формы и чистоту поверхности заплечика. Если длина участка невелика, то достаточна обработка одним штихелем. В этом случае штихель правят на мелкозернистом оселке (арканзасском камне). Прежде чем сделать последний проход, штихель слегка смачивают. Штихелем слегка касаются края оси на участке для установки колодки спирали, для облегчения в дальнейшем установки этой цетали (фиг. 254).

Фиг. 254. Фаска нa оси.

Движение штихеля показано стрелкой. После этого обтачивают рабочую поверхность (тоже коническую) цапфы. Длина этой конической части должна быть равна ²/₃ длины цапфы, т. е. ²/₃ длины цапфы имеют фасонный профиль, а ¹/₃ — цилиндрическую форму (фиг. 255).

Фиг. 255. Соотношение размеров цапфы оси баланса.

Подобная конфигурация обеспечивает наибольшую прочность цапфы. Для обработки цапфы штихелю придают форму, показанную на фиг. 256.

Фиг. 256. Форма вершины штихеля для обтачивания цапф оси баланса.

При обработке цапф применяют вспомогательные сменные центры. У стального прутка длиной около 10,5 см образуют плоскую поверхность на конце. Этот пруток закрепляют в тисках между медными или латунными губками и острым кернером намечают ряд не очень глубоких отверстий (фиг. 257).

Фиг. 257. Пробивание отверстий в вспомогательном центре для токарного станка.

Заусенцы удаляют и обтачивают пруток, придав ему форму, показанную на фиг. 258.

Фиг. 258. Центр для крепления цапф.

Конец прутка закаливают с последующим отпуском и окалину зачищают наждачным бруском.

Ось закрепляют в станке, выбрав одно из отверстий в изготовленном центре, и производят обточку цапфы до нужного размера. Цапфа на этой стадии обработки еще не должна входить в отверстие камня в мосте баланса. Если цапфа углубляется в отверстие сменного центра, то ее нельзя дальше обтачивать. Следует обточить конец сменного центра мелкозернистым оселком (арканзасским камнем) до такого размера, при котором отверстие станет достаточно мелким для обработки цапфы (фиг. 259).

Фиг. 259. Показаны отверстия пробитые на самом краю центра

После обтачивания цапфы ее надо отполировать. Полировку производят инструментом для полировки цапф (фиг. 204), на который нанесен крокус, перемешанный с маслом. Для полировки цапф используется центр, показанный на фиг. 260, на котором цапфа удерживается в нужном положении.

Фиг. 260. Центр с канавками для полировки цапф.

Этот центр можно изготовить из стального прутка длиной около 10 см. Конец прутка следует сделать плоским и затем просверлить на нем ряд отверстий на одинаковом расстоянии от края. Глубина отверстий должна быть приблизительно равна 1¹/₃ длины цапфы. Конец центра обрабатывается в виде многогранника, на котором остается серия канавок с закругленным дном. Размер канавок определяется размером использованных сверл. Конец подвижного центра подвергается закалке и отпуску, зачищается наждачным полотном.

Полировальным инструментом при полировке цапфы производят те же движения, что при полировании цилиндрической части оси, но, кроме того, полировальный инструмент слегка поворачивают так, чтобы инструмент перемещался вверх по конусу цапфы. Благодаря этому сглаживаются все штрихи и выступы на поверхности цапфы. Полировку цапфы продолжают до тех пор, пока она не будет входить в отверстие камня моста баланса.

Окончательную доводку цапфы производят опять с помощью диамантина. В качестве опоры используют тот же сменный центр, хорошо протерев его куском ткани, а затем сердцевиной бузины. Полировку производят теми же движениями, что при полировке крокусом. Несколько прикосновений полировальным инструментом достаточно, чтобы получить необходимую полировку; цапфа при этом должна хорошо подходить к отверстию (фиг. 261).

Фиг. 261. Цапфа, установленная на центре для полировки.

При полировке цапф имеется тенденция придать закругленную форму ее пятке. На фиг. 262 показана та часть инструмента, которой должна производиться полировка, и неправильное положение инструмента, создающее закругленную пятку (фиг. 263).

Фиг. 262. Правильный размер полировального инструмента. Показано направление перемещения полировального инструмента.

Фиг. 263. Полировальный инструмент слишком малого размера. На цапфе образуется впадина.

Цапфу и канавку центра очищают сердцевиной бузины, после чего шлифуют пятку цапфы. Шлифовальный инструмент имеет ту же форму, что полировальный инструмент, и изготовить его нетрудно. После того как напильником ему придана необходимая форма, закаливают рабочий конец, оставляя его твердым. Рабочая сторона правится на наждачном бруске, как показано на фиг. 264.

Фиг. 264. Заточка инструмента для шлифования цапф.

Перед применением шлифовального инструмента наносят на его рабочую поверхность немного масла. Шлифовальный инструмент уплотняет поверхностный слой цапфы и делает ее более прочной.

Чистовую обработку конца цапфы производят тогда, когда цапфа совсем готова. Об этом будет сказано позже.

Для обтачивания нижней цапфы оси баланс закрепляют на оси. Оправку снимают и баланс ставят на стальную наковальню. Убеждаются в том, что поверхность наковальни чиста. Баланс устанавливают в требуемое положение и запрессовывают его на посадочный уступ оси. При помощи плоского пуансона с отверстием, достаточным для прохода верхней части оси, расклепывают ось в перекладине баланса (фиг. 265).

Фиг. 265. Расклепывание оси баланса.

Расклепку следует производить одним-двумя уверенными, легкими ударами. Аналогичным пуансоном с полированным рабочим концом наносят окончательный удар (фиг. 266).

Фиг. 266. Упрочнение расклепки оси баланса.

После этого можно установить на балансе оправку, укрепить баланс между центрами станка (фиг. 267) и обработать нижнюю цапфу.

Фиг. 267. Крепление баланса в центрах.

Старую ось баланса сравнивают с новой, чтобы определить размер нижней цапфы, и продолжают обработку в том же порядке, как при изготовлении верхней цапфы. Теперь ось почти готова, ролик установлен в нужном положении и слабого удара легким молотком достаточно, чтобы поставить его на место (фиг. 268).

Фиг. 268. Посадка ролика на ось баланса.

Окончательную отделку пяток цапф можно провести с помощью устройства, специально предназначенного для этой цели (фиг. 269).

Фиг. 269.Центр для обработки пяток цапф.

Выбирают отверстие в сменном центре, в которое свободно входит цапфа и закрепляют ось в станке, как показано на фиг. 270.

Фиг. 270. Установка оси в станке для обработки пятки цапфы.

Обе цапфы смазывают маслом. Шлифовальный инструмент правят на наждачном бруске. Для шлифовки концов цапф оси баланса применяется инструмент длиной 2,5 см и шириной 3 мм с рукояткой 12 см. На шлифовальный инструмент наносят небольшое количество масла. Баланс приводят во вращение с относительно большой скоростью и производят шлифование цапфы, перемещая шлифовальный инструмент таким образом, чтобы он соприкасался и с пяткой цапфы. Необходимо следить за правильным положением шлифовального инструмента, чтобы не отломить цапфу (фиг. 271).

Фиг. 271. Положение шлифовального инструмента при обработке пяток цапф.

После обработки пяток обеих цапф проверяют ногтем, достаточно ли они скруглены (фиг. 125).

Изготовление оси баланса было рассмотрено столь подробно потому, что оно является основой всех токарных работ, характерной для токарных станков любого типа.

Токарный станок более сложной конструкции показан на фиг. 272.

Фиг. 272. Токарный станок более сложной конструкции для обработки часовых деталей.

Главными частями его являются станина, передняя бабка, задняя бабка и подручник. Вспомогательные приспособления будут описаны при выполнении соответствующих работ.

Станок требует осторожного обращения, не следует сильно затягивать стопорные винты. Это относится также к цанговому патрону передней бабки. Если заготовка не закрепляется в патроне при легкой затяжке винта, то патрон следует заменить. Правильный выбор патрона не только обеспечит его сохранность, но повысит точность выполняемой работы. Время от времени, например раз в год, станок необходимо разобрать, промыть все его подшипники, проверить чистоту смазочных канавок, отсутствие старого загрязненного масла. После сборки станка его вновь смазывают. При сборке станка тщательно проверяют зазоры шпинделя передней бабки: шпиндель должен вращаться совсем свободно. Сборку, разборку или регулировку зазоров в шпинделе следует производить очень осторожно, избегая каких-либо повреждений конусов шпинделя. Снятие и посадку натяжного конуса осуществляют легкими ударами молотка, обязательно подложив под него деревянную пластинку, например ручку часовой щетки. После сборки шпинделя следует проверить его центровку. Для этого в цанговом патроне закрепляют стальной прутик с коническим острием, правильность которого была предварительно выверена. Патрон вставляют в заднюю бабку, закрепляют в нем второй конус и приближают оба конических острия. Они должны точно совпадать, если токарный станок собран правильно. Станок может приводиться в действие тремя способами: с помощью ручного привода, ножной педали и электродвигателя. Ручной привод представляет собой колесо, изображенное на фиг. 273; этот вид привода необходимо рекомендовать начинающему часовщику, так как обточка в этом случае производится на меньших скоростях и поэтому можно осуществлять более тщательный контроль за обработкой.